Solare Mobilität - Stand und Perspektiven
Transcription
Solare Mobilität - Stand und Perspektiven
Solare Mobilität Stand und Perspektiven Konferenz „Alternative Mobilität mit begleitender Rallye“, 6.9.2004, Solarzentrum Wietow Reichel, Reifenberg 85, 91365 Weilersbach, Germany Bundesverband Solare Mobilität e.V. (German Federation for Solar Mobility) Tel. (0049) 9194 8985, Fax (0049) 9194 4262, e-mail: [email protected] Inhaltsangabe „Solare Mobilität - Stand und Perspektiven“ zeigt die Entwicklung der Solarmobile von der Tour de Sol 1995 bis heute. Am Anfang wurde die Entwicklung durch reine Rennsolarmobile geprägt. In den folgenden Jahren wurde alltagstaugliche Fahrzeuge in Kleinserien hergestellt. Es wird erläutert, wie durch Einbindung stationärer Solaranlagen und der Elektrofahrzeuge diese zu Solarmobilen im Alltag werden, und wie durch öffentliche Stromtankstellen, auch nach dem Park&Charge System, die Energieversorgung sichergestellt wird. Der aktuelle Entwicklungsstand der Solar- und Elektromobile die am Markt verfügbaren Fahrzeuge werden vorgestellt. Ganz besonders wird auf die Entwicklung der Batterietechnik eingegangen. Darüber hinaus werden weitere Möglichkeiten für „Solare Mobilität“ vorgestellt: Landfahrzeuge wie Elektroautos, Roller, Elektrofahrräder, Quads sowie Solarboote und Solarschiffe, aber auch Bahnen und Flieger vorgestellt. Inhaltsverzeichnis: 1. Die Entwicklung 2 1.1 Tour de Sol, Rennsolarmobile 1.3 Alltagstaugliche Fahrzeuge 2 3 2. Solarmobile im Netzverbund 4 2.1 Energiebedarf 2.2 Energieversorgung 2.3 Der Solargenerator auf dem Fahrzeug 2.4 Der stationäre Solargenerator 2.5 Der Solargenerator im Netzverbund 2.6 Park & Charge System 3. Aktueller Entwicklungsstand 4 4 5 5 6 7 8 3.1 Eine Auswahl verfügbarer Fahrzeuge 3.2 Batterien für Elektrofahrzeuge 8 12 4. Perspektiven für „Solare Mobilität“ 13 4.1 Elektroautos, Roller, Elektrofahrräder, Quads 4.2 Solarboote, Solarschiffe 4.3 Bahnen und Flieger 5. Anhang 5.1 Literatur 5.2 Autor 13 14 15 16 16 16 1 1. Die Entwicklung Die Geschichte der Solarmobile begann Ende der 70er Jahre in England durch Alan Freeman, der als erster ein Ultraleichtfahrzeug baute, auf dessen Dach er Solarzellen für die Fahrbatterien installierte. Er blieb jedoch ein Einzelkämpfer. 1985 begann dann in der Schweiz eine Art „Massenbewegung“ durch die „Tour de Sol“, das erste Solarmobilrennen der Neuzeit. Engagierte Bastler, kleine Firmen, Hochschulen und Institute und vor allen Dingen Mercedes schickten Ende Juni 1985 in Romanshorn in der Schweiz die ersten wirklichen Solarmobile ins Rennen. Dies waren kleine und leichte Elektromobile, die in den ersten Jahren noch direkt durch integrierte Solarmodule oder mitgeführte „Solartankstellen“ mit Energie versorgt wurden. In den USA und in Deutschland werden weiterhin jährlich und in Australien alle zwei Jahre SolarmobilVeranstaltungen durchgeführt, auf denen autarke Rennfahrzeuge, Prototypen und Serienfahrzeuge gezeigt werden. Durch diese Veranstaltungen wurden außerordentlich interessante Entwicklungen insbesondere bei den Ultraleichtfahrzeugen und den Antrieben in Gang gebracht. 1.1 Tour de Sol, Rennsolarmobile 1985 begann die der Schweiz die Tour de Sol, die 1993 letztmalig stattfand. Es gibt weiterhin eine Tour de Sol in den USA und viele weitere Solarmobilrennen. Hervorzuheben ist die World Solar Challenge in Australien, die alle 2 Jahre stattfindet. Solarmobilrennen gibt es außerdem in den USA, Japan und anderen Ländern. Das letzte große Solarmobilrennen fand in Griechenland Ende Mai 2004 statt. Die folgenden Bilder zeigen einige typische Solarrennmobile. Autarkes Rennfahrzeug Mercedes Solarrenner, Tour de Sol 1985 Rennsolarmobile auf der Deutschen Solarmobilmeisterschaft Australien: Spirit of Canberra „Pinky“, Rennsolarmobil der Akasol Darmstadt 2 Michael Trykowskis Rennsolarmobil Aurora, Australien, Gewinner der World Solar Challenge 1999 Joachim Kamm, letzter Tour de Sol Weltmeister 1993 NUNA II, Holland (ESA), Gewinner der WSC 2001 und 2003 1.3 Alltagstaugliche Fahrzeuge Auf dem Weg zu alltagstauglichen Serienfahrzeugen wurden eine Reihe bemerkenswerter Prototypen gebaut. Diese wurden hauptsächlich von Firmen und Hochschulen gebaut, teilweise als Vorstudien für spätere Serien. Die spektakulärsten und ausgereiftesten Modelle stammen von Fa. Horlacher aus der Schweiz, die leider keine Serienfahrzeuge mehr baut. Horlacher ist auch ein Pionier hinsichtlich der Unfallsicherheit bei kleinen Fahrzeugen, da seine „Concept Cars“ ausgiebigen Crashtests unterzogen wurden. Die Bilder zeigen vier der interessantesten Prototypen der Klasse „Purpose Design“. „Cheeta“, ein außergewöhnlicher Prototyp (Kyburz, Schweiz) „Chili“ Concept Car der Akasol Darmstadt Horlacher Sport, Prototyp aus der Schweiz „Vorserienmodell“ Saxi oder Innovan aus Sachen 3 Den Weg des Umbaus vorhandener Fahrzeuge auf einen Elektroantrieb und eine Solarstromversorgung sind viele andere gegangen. Es gibt einige dazu geeignete leichte Autos mit Verbrennungsmotor, und der Umbau nur des Antriebs erscheint leichter und vielversprechender für Prototypen und für Kleinserien. Die Fahrzeuge unterscheiden sich äußerlich nicht oder kaum von ihren benzingetriebenen „Brüdern“, nur der Auspuff fehlt. Aus den Prototypen und Umbauten entstanden eine Reihe von Serienfahrzeugen, die heute im Markt erhältlich sind und hier kurz vorgestellt werden. Allen gemeinsam sind bestimmte Konstruktionsprinzipen: • Elektromotorischer Antrieb mit geringem Energieverbrauch, das bedingt leichte Fahrzeuge • Stromversorgung auch solar wirtschaftlich möglich wegen des geringen Energieverbrauchs • Einsatz für Kurzstrecken von 50 bis zu 100 km pro Batterieladung • Batteriebetrieb beim Fahren, wobei heute nicht nur Blei- und Nickel-Cadmium Akkus erhältlich sind Nickel-Metallhydrid Akkus sind in teilweise bereits im Einsatz, hauptsächlich bei Hybridfahrzeugen. Lithium-Akkus sind angekündigt und teilweise bereits verfügbar und in Pilotanwendungen verwendet. 2. Solarmobile im Netzverbund 2.1 Energiebedarf Der Energieverbrauch bestimmt den Sinn der Solarmobile in ökologischer Hinsicht, denn es stellt sich die schlichte Frage: sind Elektrofahrzeuge umweltverträglicher als verbrennungsmotorisch angetriebene Fahrzeuge. Diese Frage soll hier nur stichwortartig beantwortet werden: • Der Energieverbrauch von Fahrzeugen hängt bei „Stadtgeschwindigkeiten“ hauptsächlich vom Rollwiderstand und der wieder vom Gewicht ab, daher haben leichte Fahrzeuge hier Vorteile. • Elektrofahrzeuge erzeugen am Einsatzort keine Abgase und kaum Lärm und sind daher für viele Einsatzgebiete heute schon sinnvoll (Parks, Innenstädte, Kurorte, Messen etc.). • Jedes Elektrofahrzeug kann ökologisch nur so gut sein wie seine Stromversorgung. Kommt sie aus „sauberen“ Quellen wie Wasserkraft, Windkraft oder Solargeneratoren, so sind Elektrofahrzeuge sogenannte „Real Zero Emission“ Fahrzeuge, d.h. sie erzeugen keinerlei Abgase. • Kleine und leichte Elektromobile mit einer guten umweltfreundlichen Stromversorgung sind allen anderen Automobilen umwelt- und abgasmäßig überlegen. Zu diesem Schluss kam jedenfalls eine Studie des Forschungszentrums Jülich GmbH. (2) • Nach der sogenannten „Rügen-Studie“ haben die dort getesteten schweren Elektroauto-Prototypen bei dem bundesdeutschen Strommix trotz hoher Energieverbräuche von 25 bis 35 kWh/100 km noch immer leichte Vorteile bei der CO2-Emission. Moderne Elektroautos verbrauchen dagegen etwa die Hälfte, und sind daher „Verbrennern“ deutlich überlegen. (3) (4) Nach mehrjährigen sorgfältigen Messungen des Energieverbrauchs von Solarmobilen durch den Bundesverband Solarmobil können ultraleichte Serienfahrzeuge mit weniger als 3 kWh/100 km fahren, und selbst Serienfahrzeuge wie der Citroen AX Electrique verbrauchen unter Wettbewerbsbedingungen nur etwa 13 kWh/100 km und im Alltagsbetrieb nur rund 15 bis 18 kWh/100 km ab Netz. (5) 2.2 Energieversorgung Durch „saubere - nachhaltige - solare“ Energieversorgung wird aus dem Elektromobil das Solarmobil. Das Fahrzeug selber hat einen Elektroantrieb. Die Energie wird dabei im allgemeinen in Akkus zwischengespeichert und während der Fahrt hauptsächlich diesen Akkus entnommen. Die Aufladung erfolgt durch fahrzeugeigene oder stationäre Solargeneratoren. Durch diese Verbindung vom Solargenerator über ein Ladegerät zu den Akkus wird das herkömmliche Elektrofahrzeug zum Solarmobil - auch mit dem solaren Netzverbund dazwischen. Es muss nur sichergestellt sein, dass zumindest im Jahresmittel mehr Strom solar erzeugt wird, als mit dem Fahrzeug verbraucht wird. 4 • Das Solarmobil bezieht seinen Fahrstrom hauptsächlich aus Akkus und einem möglicherweise auf dem Fahrzeug montierten Solargenerator. • Das Elektrofahrzeug wird durch eine umweltfreundliche Energieversorgung aus Sonnen-, Wind- oder Wasserkraft zum „Solarmobil“ • Die Akkus werden direkt aus fahrzeugintegrierten oder indirekt aus stationären Solargeneratoren, anderen umweltfreundlichen Quellen oder indirekt über das System des „solaren Netzverbundes“ aufgeladen. • Der zugehörige Solargenerator oder die sonstige umweltfreundliche Energiequelle muß so bemessen sein, daß im Jahresmittel die „Energiebilanz“ stimmt, d.h. daß in etwa die gleiche Energiemenge geliefert wird, die das Solarmobil aus der „Schnittstelle Steckdose“ aufnimmt. Beispiel für die Auslegung: Ein Fahrzeug hat einen typischen Verbrauch inklusive aller Ladeverluste etc. von 10 kWh/100 km und soll 10.000 km pro Jahr fahren. Die jährliche benötigte Energiemenge beträgt also etwa 1.000 kWh. Dafür reicht, je nach Anordnung, ein Solargenerator von etwa 1 bis 1,2 kW, der eine Fläche von rund 10 m2 benötigt. 2.3 Der Solargenerator auf dem Fahrzeug Der Solargenerator auf dem Fahrzeug kann nur bei ganz speziellen Rennsolarmobilen die Fahr Energie größtenteils direkt liefern. Solche Fahrzeuge sind z.B. für das Langstreckenrennen „Solar Challenge Australien“ gebaut worden. Die erlaubte Fläche beträgt dort 2x4 m, damit lässt sich mit sehr guten Solarzellen mit hohen Wirkungsgraden von über 20% eine Energieausbeute bis zu rund 1,5 kW erzielen. Die besten Fahrzeuge fahren damit heute Geschwindigkeiten von über 80 km/h im Schnitt!. Solche Fahrzeuge lassen sich im Alltagsbetrieb kaum einsetzen. Auf Alltagsfahrzeugen lassen sich im allgemeinen Bordgeneratoren von 100 bis max. etwa 400 Watt unterbringen. Die zum Fahren nötige Energie wird den Akkus entnommen. Bei günstigem Wetter reicht der Solargenerator dann nach vielen Erfahrungen zum Nachladen für etwa 8 bis 12 km täglicher Fahrleistung aus, manchmal auch etwas mehr. Der hauptsächliche Wert des Solargenerators auf dem Fahrzeugdach liegt aber in der Verlängerung der Reichweite durch die Aufladung während längerer Parkpausen und im Frischhalten der Akkus, wenn das Fahrzeug längere Zeit steht.(6) Die folgenden Bilder zeigen zwei Beispiele alltagstauglicher Fahrzeuge mit Solarmodulen auf dem Dach. Vespa Piaggio Mobil, Kleinlieferwagen, 600 Watt solar Trabi aus Dresden mit 200 Watt Solardach 2.4 Der stationäre Solargenerator Stationäre Solargeneratoren können sehr viel mehr Leistung bringen, da die Flächen größer sind, als auf dem Fahrzeugdach. Als Richtwert gilt, daß etwa 10 m2 pro kW Solargenerator nötig sind. Vorhandene Dachflächen und auch Fassaden lassen sich nutzen. Fassadenverkleidungen haben den Vorteil, daß keine zusätzlichen Flächen benötigt werden, es ist jedoch im Jahresmittel mit fast 30% weniger Energie zu rechnen, als bei optimaler Ausrichtung zur Sonne. 5 Der stationäre Solargenerator wird im allgemeinen mit geeigneten Wechselrichtern an das öffentliche 230V Netz angekoppelt und speist seine Energie dort ein. Aus diesem Netz kann dann die Energie wieder entnommen werden. Das hat den Vorteil, daß keine speziellen Ladeeinrichtungen für verschiedene Fahrzeuge bereitgestellt werden müssen. Normalerweise sind alle uns bekannten Fahrzeuge mit 230 V Ladegeräten ausgestattet, so daß dies die „de-facto“ Standardschnittstelle zum Aufladen von Elektrofahrzeugen ist. Beachtetet werden muß dabei die Leistungsfähigkeit üblicher Steckdosen: die einphasigen 230 V Haushaltssteckdosen sind mit 16 A abgesichert und können daher nur rund 3,5 kW liefern, dies gilt auch für die üblichen einphasigen CEE Aussensteckdosen, z.B. auf Campingplätzen. Dreihphasige Anschlüsse liefern bei 16 A Absicherung rund 10 kW und bei 64 A Absicherung bis zu 40 kW. Solche Anschlüsse werden für Schnellladung nötig, wenn z.B. eine 15 kWh-Batterie in weniger als einer Stunde aufgeladen werden soll. Bei weitergehendem Interesse zu Solar- und Elektrotankstellen stellt der Solarmobil Verein Erlangen bzw. der Bundesverband Solarmobil das Themenheft Nr. 35/36 der Solarmobil Mitteilungen vom Mai 1998 mit dem Schwerpunkt „Solarstromtankstellen“ zur Verfügung. 3,3 kW Anlage auf dem Dach, Solar Energie Werk Erlangen n 1,1 kW Anlage, Solarmobilverein Erlangen 2.5 Der Solargenerator im Netzverbund Die Idee des solaren Netzverbundes ist ein großes öffentliches Verteilsystem, ähnlich dem Geld- und Bankensystem und den Geldautomaten. „Eingezahlt“ oder eingespeist wird dort, wo die Energie erzeugt wird, und „ausgezahlt“ oder abgeholt wird dort, wo die Energie gebraucht wird. Auch zeitlich kann beides so erfolgen, wie es der Solareinstrahlung oder dem Ladevorgang entspricht. Bei diesem System, bei dem die Stromversorger so etwas wie eine Energiebank darstellen, steht immer Energie in ausreichender Menge zur Verfügung. Sowohl beim Einspeisen als auch bei der Entnahme wird die Energie gezählt und verrechnet, die Differenz ist quasi die Gebühr für die Dienstleistung der Energiebereitstellung und Durchleitung. Damit es energetisch klappt, muß zumindest im Jahresmittel soviel Energie (plus der Leitungsverluste) eingespeist werden, wie auf der anderen Seite entnommen wird. Der Solargenerator ist entsprechend der Anzahl der Stromzapfstellen und des Nachladebedarfs der Fahrzeuge zu dimensionieren. Wie beim Bankensystem und dem Geld kann auch Energie mal kurzzeitig geborgt oder auch zusätzlich eingespeist werden, doch langfristig muß der Ausgleich stattfinden. Der solare Netzverbund hat den Vorteil, daß durch die große Zahl vorhandener 230 V Steckdosen ein enormes Angebot an Nachladestellen für Elektro- und Solarmobile besteht. Die gesamte Infrastruktur des Netzes mit seinen Übertragungseinrichtungen kann genutzt werden, und die Erstellung von Solartankstellen reduziert sich bei der Energieerzeugung auf die Komponenten Solargenerator und Anbindung ans Netz und bei der Abnahme auf die Stromtankstellen mit Parkplätzen. Der solare Netzverbund entspricht technisch den Solaranlagen des 1000-Dächer-Programms bzw. dem seit 1999 laufenden 100.000 Dächer Programm zur Einführung von Photovoltaikanlagen in Deutschland. Der Solargenerator besteht aus handelsüblichen 6 Solarmodulen, die in geeigneter Weise zu einem Solargenerator zusammengeschaltet werden. Es werden hier nur einige Beispiele im Bild gezeigt: 2.6 Park & Charge System Unter dem Namen Park & Charge wird in der Schweiz und zunehmend auch in Deutschland durch den Bundesverband Solarmobil ein System öffentlich zugänglicher Stromtankstellen propagiert, vorzugsweise in Verbindung mit einem Solargenerator. Beim Park & Charge-System werden auf für Elektrofahrzeuge reservierten Parkplätzen einfache abschließbare Strom-Verteilerkästen aufgestellt, die alle notwendigen Anschluss- und Sicherungseinrichtungen beinhalten. Zugang dazu haben die Park & Charge-Nutzer. Durch Verzicht auf aufwendige Technik und mit einfachsten organisatorischen Maßnahmen wie der pauschalen Verrechnung der bezogenen Energie werden die administrativen Kosten niedrig gehalten. Ziel ist es, im Interesse der Förderung des Elektrofahrzeuges ein relativ dichtes, engmaschiges Netz von einfachen Ladestationen zur Verfügung zu stellen. Potentielle Nutzer sind alle Elektromobilfahrer, die die Reichweite ihrer Fahrzeuge durch Nachladen erweitern möchten. Um am System teilzunehmen, ist neben einem Elektrofahrzeug der gegen ein Pfand erhältliche Spezialschlüssel und eine Jahresvignette nötig. Der Stromtankstellen-Schlüssel ermöglicht den Zugang zu allen Park & Charge-Ladestellen in Deutschland. Die Jahresvignette ist für das laufende Jahr gültig. Sie berechtigt zur unbegrenzten Nachladung des Elektrofahrzeugs und wird in drei Kategorien ausgegeben, je nach Anschlusswert des Ladegerätes. 7 Nach dem Abstellen des Elektrofahrzeuges auf einem der reservierten Parkplätze öffnet der Nutzer mit seinem Schlüssel die Park & Charge-Stromtankstelle und schließt das Fahrzeug mit dem mitgeführten Ladekabel an. Anschließend wird die Ladestelle wieder verschlossen. Regenerative Energieversorgung Ein Versorgung aus regenerativen Energiequellen (Sonne, Wind, Wasser etc.) wird angestrebt. Neben Solarstromanlagen können auch Windkraft- oder kleine Wasserkraftwerke den Strom liefern, z.B. aus eigenen Anlagen oder über Beteiligungen an größeren Einheiten (z.B. Windparks). Inzwischen gibt es in der Schweiz über 110 Park & Charge-Ladestellen, außerdem gibt es das System auch in Österreich und Italien, Frankreich und Liechtenstein (aktuelle Stromtankstellen-Infos im Internet unter www.twikeklub.ch/lemnet). In Deutschland ist der Ansprechpartner für das Park & Charge System: Henning Braun, AG Park & Charge, Bielefeld, Tel. 0521 2089 758, Fax 0521 2067 40, e-mail: [email protected], Internet: www.parkcharge.de Park und Charge - Solar-Stromtankstellen in Bielefeld 3. Aktueller Entwicklungsstand 3.1 Eine Auswahl verfügbarer Fahrzeuge Serienfahrzeuge sind Fahrzeuge, die zum Kauf oder Leasing angeboten werden. Teilweise sind dies Neukonstruktionen, wie der CityEl von der CityCom AG, das TWIKE von der FINE GmbH, der EV von General Motors (USA), oder aber Umbauen oder Varianten herkömmlicher Fahrzeuge, wie die französischen Citroen, Renault oder Peugeot. Die wichtigsten Modelle werden nachfolgend mit kurzen technischen Daten im Bild gezeigt, es sind nur Fahrzeuge aufgenommen, die tatsächlich neu oder gebraucht in Deutschland erhältlich sind. Citroën AX electrique: 4-rädrig, 2- oder 4-sitzig, Leergewicht 995 kg, LxBxH: 3,525m x 1,55m x 1,355m 11 (20) kW Gleichstrom-Nebenschlußmotor mit Rekuperation, Batterie: NiCd mit 120 V, 100 Ah bei C5, Höchstgeschwindigkeit ca. 91 km/h, Reichweite ca. 80 bis 100 km Energieverbrauch ca. 13 bis 18 kWh /100km (Der AX wird nicht mehr gebaut, er ist durch den SAXO ersetzt) t Citroën SAXO: 4-rädrig, 4-sitzig Leergewicht 1085 kg, L x B x H: 3,718m x 1,595m x 1,390m 11 (20) kW Gleichstrommotor mit separater Erregung, Rekuperation, NiCd Batterie mit 120 V, 100 Ah Höchstgeschwindigkeit ca. 91 km/h Reichweite ca. 75 km Stadtverkehr Energieverbrauch ca. 18 kWh/100km Infos über Citroen-Händler oder direkt Tel. 02203-44 391 (Herr Zimmer) Fertigung Anfang 2003 eingestellt 8 Citroën Berlingo: 4-rädrig, 2-sitzig, mit Ladefläche Leergew. 1450 kg, Zuladung 500 kg LxBxH: 4,108m x 1,719m x 1,809m 15,5 (28) kW Gleichstrommotor mit separater Erregung und Rekuperation NiCd Batterie mit 162 V, 100 Ah Höchstgeschwindigkeit ca. 95 km/h Reichweite ca. 95 km, Energieverbrauch ca. 20 bis 25 kWh/100km City-El, Limousine Gleichstrom-Reihenschlußmotor mit Compoundwicklung, 2,5kW (3,5kW) Leergewicht 290 kg, Länge x Breite x Höhe: 2,75m x 1,065m x 1,34 m, 3-rädrig, 1 Sitzplatz+ 1 Kindersitz möglich Blei-Säure Batterie 36 V 100 Ah, Höchstgeschwindigkeit 50 km/h, Reichweite ca. 40 bis 50 km, Energieverbrauch ab Netz: 7 kWh/100 km Fa. CityCom, Industriestr. 5-9, 97239 Aub bei Würzburg Tel. 09335-97170, Fax 09335-971728 Infos über Citroen-Händler oder direkt Tel. 02203-44 391 (Herr Zimmer) City-El auch als: Targa-Fun (halboffen, Faltverdeck) Cabrio (offen, keine Neufertigung mehr), Fa. CityCom AG Internet: www.cityel.com und viele Hinweise zum City-El unter www.elweb.info TWIKE Aluminiumrahmen mit Karosserie aus Luran S Kunststoff, 2 Sitze, Leergewicht 220 bis 250 kg, L x B x H: 2,65m x 1,2m x 1,2m, Doppelantrieb auf die Hinterräder: Pedale über 5-Ganggetriebe und Asynchron-Elektromotor 5 kW REVA Hersteller: Reva, Bangalore, Indien Zweitürig, 2 Erwachsene + 2 Kinder Geschwindigkeit:max. 65 km/h Ladezeit: 80% in 2.5 h, 100% in 6 h Motor: Nebenschluss DC-Motor. 13 kW max. Drehmoment 70 Nm, Motorcontroller max. 400 A mit Rekuperation Ladegerät: 220 V, 2.2 kW, HF-Schaltnetzgerät mit Microprozessor Regelung EVO Voltaire Motorleistung kW 4/19 kW (Drehstrom asynchron) Getriebe Differentialgetriebe (eine Fahrstufe rückwärts/ eine Fahrstufe vorwärts) Kühlung Luft Fahrleistungen Höchstgeschwindigkeit ca. 85 km/h Beschleunigung 0-45 km/h ca. 8 sec Reichweite bis zu 100 km, abhängig vom persönlichen Fahrverhalten, Umwelteinflüssen und Verkehrsdichte Steigfähigkeit 16% Verbrauch 10-12 kW/h je 100 km Spannung 2 x 60 V, Strom max. 150 A Ladezeit bei 380V/220V 2 Stunden (20 - 80%) Batteriekasten im Fahrzeugboden NiCd-Batt. 2 (3) kWh (336V 8,4Ah) Höchstgeschwindigkeit ca. 85 km/h Reichweite 40 bis 80 km Energieverbr. 3 bis 5 kWh/100 km I nfo-Tel.: 01805 463 463 e-mail: [email protected] Internet: www.twike.de www.twikeklub.ch Batterie: 48V, 200 Ah (C5), Blei-Säure Traktionsbatterie, Röhrchenzellen DC/DC Converter: 48V / 13.5V, 400W Maße: L 2638, B 1324, H 1510 [mm] Bodenabstand: 150 mm Radstand: 1710 mm Wendekreis : 3505 mm Curb Weight : 670 Kg z.Z. importiert nach Malta und England www.revaindia.com Abmessungen: L 2150 x B 1610 x H 1625 mm Wendekreis 6,0 m Leergewicht ohne Batterien 425 kg Gewicht Xtreme Batteriepack 220 kg Maximale Zuladung ca. 100 kg Karosserierahmen Space Frame, Alu/Stahl Fahrwerk vorn: McPherson hinten: Langlenker mit Federdämpferelement Bremsen vorn: hydraulische Scheibenbremsen, hinten: Trommelbremsen Bereifung Stahlgürtel 145/60 R 13 T EVO-Mobile GmbH Dammstraße 9, 47119 Duisburg-Ruhrort Telefon 0203 879 65-0, Fax 0203 879 65-20 e-Mail: [email protected] Internet: www.evo-car.de 9 Alleweder Basis ist das ehemals holländische Alleweder, das dort nur als verkleidetes Fahrrad geliefert wurde. Bau jetzt mit Elektroantrieb durch Fa. Lohmeier Leichtfahrzeuge, Geistinger Str. 31, 53773 Hennef, Tel. 02242-82584 oder Tel./Fax 02342 81760, www.leichtfahrzeuge.de Technische Daten Alleweder-E: Länge: 2,50 m Breite 0,70 m Gewicht: 39 kg (mit 24 Volt 7 Ah NiCdBatterie), Motor: 160 Watt Reibrollenmotor oder 220 WattDrehstrom-Radnabenmotor, Geschwindigkeit (zulassungsfrei) MEGA-Klein LKW Hersteller: Aixam, Frankreich Importeur: Fa. Girke, Bochum Internet: www.girke.de Batterien: Blei, 48 V 210 Townlife Geschwindigkeit 45 km/h Hersteller: Lamborghini, Italien Reichweite 40 bis 60 km Importeur: Fa. Bathy, Holland Internet: www.townlife.nl www.bathy.nl 2-türig, 2 Sitze, Blei-Akkus Der „Trans“, entweder mit Diesel oder Elektroantrieb ( 4 kW, bis 45 km/h) Die Trans von ATW und der „Bingo“ sollen künftig auch elektrisch angeboten werden. Der Elektroantrieb hat 4 kW bei 48 Volt. Die Fahrzeuge sind als „Leichtkraftfahrzeuge“ steuer- und zulassungsfrei und werden wie Mopeds versichert. ATW Autotechnik Walther GmbH Raiffeisenstr. 10, 74906 Bad Rappenau Tel.: 07264 – 91870 / Fax: 07264 – 918747, Email: [email protected] Internet: www.atw-mobil.de Arrow Quad Geschwindigkeit: 45 km/h Beschleunigung 0 bis 45 km/h 15 s Reichweite: 30-60 km Steigungswinkel: 15% nom. Max. Zuladung: 120 kg Gewicht (inkl. Batterie):. 130 kg Maße (L x B x H) : 188 x 88 x 110cm Motorleistung (Nennleistung): 0,715 kW 3 Blei-Vlies Akkus 12V 80Ah, HF-Lader Gewicht der Batterie: 3 x 20kg Peugeot Elektro-Roller Roller für 2 Personen, mit GleichstromMotor 2,8kW, Energierückgewinnung beim Bremsen, Batt. 18V 100Ah NiCd, 4 Jahr Garantie!, Höchstgeschwindigkeit 45km/h, Reichweite 45km, im Sparmodus bei 30km/h ca. 60km, Integriertes Ladegerät 1300 Watt, Ladezeit 2h für 95%, 100% Ladung in ca. 5h Bremsen: Scheibenbremsen, vorne / hinten; Ladezeit: 2 bis 5 h Antriebsart: Asynchron- Drehstrommotor auf Hinterachse, (mit Rekuperation) E.Mobile Technologies GmbH Postfach 12 63, 37553 Einbeck Telefon: 0 55 61/92 30-0 Fax: 0 55 61/92 30-99 Internet: www.e-mobile-technologies.com Länge: 1,76 m Breite 0,80 m mit zwei Rückspiegeln, Gew.: 115kg, Lenkschloß, elektronische Wegfahrsperre mit Zahlenschloß Importeur und Vertrieb: Jürgen Werner, Luppachstr. 18, 72116 Mössingen, Tel. 07473-948 533, Fax 07473-948 530 [email protected], Internet: www.elektro-roller.de 10 EVT-Roller 4000 und 168 EVT 4000 EVT 168 Gleichstrom-Radnabenantrieb, getriebelos für Wirkungsgrad bis 95%, 1,5 kW Nenn-, 2,8 kW Spitzenleistung, Wahlschalter für ECO und Power Leistungsstufen, Batterien: wartungsfreie Blei-Vlies Batterien 48 V 45 Ah, für bis zu 250 Vollzyklen (ca. 10.000 km) Geschwindigkeit: 45 km/h, (35 km/h bei ECO Fahrstellung), Reichweite: 50 km (bis zu 70 km bei ECO). Farben:rot, gelb, blau, grün, silber-metallic EVT-Scooter, Gustav-Schwab-Str. 14, 78467 Konstanz, Tel. 0753160156, Fax 07531-60047, Internet: www.evt-scooter.de Maße/Gewichte L / B / H: 163 x 58 x 112 cm Gewicht: 59 kg, Zuladung: 114 kg Reifengröße: 20 x 1,95 Zoll Helio: Antrieb/Elektrik Motorleistung: 1.700 W (cont.), 4.000 Wp Batterie: 2 x 12 V/34 Ah, wartungsfrei Ladegerät: integriert, 5 Ampere Verbrauch: 1 kWh auf 100 km Rekuperation:Energierückspeisung Sonstiges Sitz: höhenverstellbar, gefedert Farben: schwarz, rot und blau; Sonderfarben auf Anfrage Preis (inkl. Mwst): 1.690,00 Euro Sonderzubehör: Schnellladegerät, Anhänger (Zuladung: 45 kg), Zusatzakku Fahrleistungen: Höchstgeschwindigkeit: 37 Km/h (als Moped) 25 Km/h (als Mofa) 20 Km/h (ohne Helmpflicht) Reichweite: 32 bis 40 Km Steigfähigkeit: bis zu 20% Rahmen: Eloxierter Aluminiumrahmen Scheibenbr. vorn, Backenbr. hinten Preis: €1.690 (inkl. MWST) Internet: www.egovehicles.de. Tel. 06251 588 Internet: www.solar-mobil.de e-mail: [email protected] EVT-Cruiser 2 und EVT Cruiser 3 Technische Daten: Rahmen CrMo, Cruiserrahmen (EVT), unisize für 1,50-1,90 m Körperlänge Farbe: brilliant-gelb, pulverbeschichtet Gabel CrMo Unicrown 20 " für Nabenmotor Lenker: Cruiserlenker mit Querstrebe, Niro Schwinge: lange Komfortschwinge, Federrate fein einstellbar, hydr. Dämpfung Bremsen V-Bremsen vorn und hinten Schaltung SRAM Spectro S7 ohne Rücktritt, Klick-Drehgriff links Sitz SuperComfort mit netzbespannter Rückenlehne stufenlose Verstellung m. 2 Schnellverschlüssen Laufräder 20" 20 x 1,75 36 H, Aluminium Hohlkammer, Niro Speichen 2 mm Reifen 20 x 1,75 Reflexreifen Schutzbleche: Alu, schwarz, vorn und hinten Beleuchtung Dynamobeleuchtung gem. StVZO mit Standlichtautomatik Die Pedelec-Version bis 25 km/h als EVT- Cruiser 2 und 3 mit allen Vorteilen eines Fahrrades (zulassungsund versicherungsfrei, keine Helmpflicht ). Der Krankenfahrstuhl bis 15 km/h als EVT- Cruiser 3K mit großerer Steigfähigkeit und voller Leistung ab 0 km/h ohne Mittreten, (Zulassungs- und Versicherungspflicht, keine Helmpflicht, reduzierter Mehrwertsteuer-Satz, ggf. zuschussfähig im REHA-Bereich ). Das Kleinkraftrad bis 45 km/h als EVTCruiser 2S = speed (mit Zulassungs-, Helm- und Versicherungspflicht ; volle Antriebsleistung ab 0 km/h mit dem EMotor; (geplant, in 2004 bei EVT noch nicht als Fahrrad im Programm , siehe als Alternative die EVT– ElektroRoller). Preise jeweils in Komplettausstattung und inklusive MWST (in Deutschland): EVT CRUISER 2 1.895,- € EVT CRUISER 3 2.549,- € Internet: www.evt-scooter.de e-minimofa maxy 1_fun Leichtes und kleines Elektromofa, ohne Batterien nur 22 kg mit Batterien 34 bis 36 kg Zuladung bis 102 kg 24 V, 800 Watt Motor bis 30 km Reichweite bis 22 km/h schnell 20“ Leichtmetallräder Steigvermögen 20 % mit Rekuperation ca. Euro 1400 + Transport + Zubehör fiedler-mobil gmb Alte Marienberger Str. 11 09434 Hohndorf email: [email protected] Internet: www.fiedler-mobil.de 11 3.2 Batterien für Elektrofahrzeuge Die am häufigsten verwendeten Batterien für Elektrofahrzeuge sind: • Blei (Blei-Säure, Blei-Vlies, Blei-Gel), z.B. im CityEl, Kewet und vielen anderen • Nickel-Cadmium, z.B. von SAFT im Citroen, Peugeot, Renault etc. • Nickel-Metallhydrid, z.B. in vielen Hybridfahrzeugen wie im Toyota Prius • Nickel-Zink von Evercel (USA, China) - waren vielversprechend, sind aber vom Markt verschwunden durch Einstellung der Produktion in China, z.T. durch Qualitätsprobleme • Lithium-Akkus (z.B. von Thunder-Sky aus China, oder von SAFT, Fortu, Gaia u.a.) Es soll hier nur auf die Aussichten der Lithium Akkus eingegangen werden, die anderen Typen sind hinreichend bekannt oder aber - wie Nickel-Zink - zur Zeit vom Markt verschwunden. 3.2.1 Aktuelle Fahrzeug Projekte mit Lithium-Akkus T-Zero,AC-Propulsion, USA AC Propulsion in den USA hat einen Sportwagen mit Lithium Akkus ausgerüstet, und zwar mit vielen tausend kleinen Zellen, die in 25 Modulen a 14,8 Volt zusammengefasst sind. Bei einer Gesamtspannung von 370 V konnten so 33 kWh bei 250 kg Gewicht erreicht werden. In einer anderen Konfiguration wurden bei 370 Volt rund 50 kWh bei einem Gewicht von 350 kg erreicht. Die max. Leistungsentnahme beträgt hier 165 kW! Der T-Zero von AC Propulsion, USA hat bei Testfahren am 9.9.03 Beschleunigungen in 3,6 3,7 s von 0 bis 60 mph erreicht. Am 3.10.03 wurden bei ein Langstreckentest 302 Meilen (!) bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 57,1 mph. erreicht. Entnommen wurden 130 Ah, verbraucht wurden 160 Wh pro Meile. Internet: www.acpropulsion.com Lithium Akkus in Fahrrädern Auch in Deutschland beschäftigen sich Anwender mit Lithium Akkus. ExtraEnergy testet zur Zeit Lithium Akkus in sogenannten Pedelecs, d.h. in Fahrrädern mit Motorunterstützung. Bisher wurden hier NiCd und Nickel-Metallhydrid Akkus eingesetzt. Lithium Akkus versprechen bei gleichem Gewicht viel größere Reichweiten. Nach Meldungen von Hannes Neupert haben mittlerweile 25 Akkuhersteller zugesagt, sich an dem Test zu beteiligen. Internet: www.extraenergy.org Fortu-Bat Die Fortu Batterie wird in einem eigenen Vortrag vorgestellt. Thunder-Sky Lithium Akkus CityCom bietet den CityEl ab Werk nun auf Wunsch auch mit Lithium Akkus von Thunder-Sky an mit 100 Ah Blöcken an. Eingebaut werden 10 oder 12 Einzelzellen mit einem Gewicht von je 3 kg. Die ersten Fahrzeuge sind zur Zeit ausgeliefert, Betriebserfahrungen liegen noch nicht vorr. Ein weiteres Projekt wurde kürzlich von der Zeitschrift PHOTON gestartet, siehe www.lithiumpower.de. Ein CityEl Fact Four der Firma CityCom wird mit einem Lithiumakku der Firma AirEnergy ausgerüstet. Es wird wird eine Reichweite von 300 km angestrebt. Dafür wurden 200Ah Blöcke, ebenfalls von Thunder Sky China eingebaut. Der Wagen wird trotzdem leichter sein als mit Bleiakkus, die Lithium Akkus wiegen nur 77 kg. Der im PHOTON-Prototyp eingesetzte Lithiumakku besteht aus 14 Zellen mit einer Kapazität von je 200 Amperestunden. Die Nennspannung jeder Zelle beträgt 3,7 Volt, die Ladeschlussspannung 4,2 Volt und die Entladeschlussspannung 2,7 Volt. Die Höchstspannung beträgt somit im vollgeladenen Zustand 58,8 Volt und im entladenen Zustand 37,8 Volt. Der Energiegehalt des Akkublocks beträgt rund zehn Kilowattstunden. Der gesamte Akku konnte in einem leicht modifizierten Akkutrog eines ansonsten dem Serienmodell des CityEl Fact Four entsprechenden Fahrzeugs eingesetzt werden. Vor allem wurde der Akkutrog tiefer gehängt, um mehr lichte Höhe zu erhalten. So bleibt genügend Spielraum, Zellüberwachung und Messelektronik oberhalb der Zellen im Akkuraum unterzubringen. Internet: Fahrzeug: www.cityel.com, Lithiumakku: www.airenergy.de 4. Perspektiven für „Solare Mobilität“ 4.1 Elektroautos, Roller, Elektrofahrräder, Quads Die Perspektiven sind heute stark von drei Entwicklungen geprägt: 1. Die gesetzlichen Rahmenbedingungen. Durch die Erweiterung der Führerscheinklassen um die Klasse S werden vermehrt Elektroleichtfahrzeuge bis 350 kg Leergewicht und einer max. Geschwindigkeit von 45 km/h auf den Markt kommen. Die Motorleistung bei Elektroantrieb bis 4 kW Dauerleistung betragen. Die Klasse S darf ab 16 Jahren gefahren werden, die Führerscheinprüfung stellt ähnlich geringe Anforderungen wie die Moped-Führerschein Prüfung. Damit werden zusätzliche Kundenkreise bei Jugendlichen, aber auch bei älteren Personen erwartet, die den „großen“ Führerschein nicht geschafft haben. Der City-El und das Quad „ARROW“ entsprechen bereits dieser Klasse S, ebenso einige andere Leichtfahrzeuge (Townlife etc.). Fahrzeuge der Führerscheinklasse S sind steuerbefreit und werden mit preisgünstigen kleinen Versicherungskennzeichen zugelassen. Die Führerscheinklasse S wird Gesetz und gültig ab Beginn 2005. 2. Die verbesserte Batterietechnik. Damit können höhere Reichweiten erreicht werden. Gerade höhere Reichweiten als die bisher üblichen 50 bis 60 km können die Attraktivität und den Alltagsnutzen der Elektrofahrzeuge erhöhen. Gleichzeitig wird erwartet, dass mit verbessertem Batteriemanagement - das für Lithium Akkus zwingend ist - auch verbesserte Lebensdauer der Akkus erreicht wird. Dies ist dringend nötig zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit. Dafür müssen allerdings die Batteriepreise noch sinken, was bei größeren Serien auch erwartet wird. 3. Die Verteuerung des Mineralöl. Durch die steigenden Benzin- und Dieselpreise wird das Fahren mit Strom attraktiv. Elektroleichtfahrzeuge verbrauchen im allgemeinen weniger als 5 bis 10 kWh auf 100 km. Die direkten Stromkosten sind damit unschlagbar günstig mit weniger als 1 Euro pro 100 km. Selbst ein voll alltagstauglicher 4 Sitzer wie der Citroen AX oder SAXO oder der VW CityStromer verbraucht im Alltag (ab Steckdose gemessene) 15 bis 20 kWh pro 100 km. Auch das sind nur rund 1,50 bis 2 Euro an reinen Stromkosten pro 100 km, basierend auf Schwachlasttarifen. Ein zusätzlicher Anreiz ist die Befreiung von der KFZ-Steuer während der ersten 5 Jahre. 4. Der Umweltgedanke. Dieser ist als letzter genannt. Er spielt zwar eine Rolle und wird auch häufig genannt. Durch die Sorge um die Umwelt sind die Interessenten überhaupt erst bereit, sich mit der „Solaren Mobilität“ zu beschäftigen. 13 4.2 Solarboote, Solarschiffe Solarboote und Solarschiffe sind elektrisch angetriebene Schiffe mit Batterien und Solarstromversorgung. Es gibt z.Z. zwei namhafte Hersteller in Deutschland, beide bauen solargetriebene Katamarane in den Größen für 3, 10 oder bis zu über 100 Passagiere. Bei Solarschiffen stimmt die Energienachfrage besonders gut mit dem Energieangebot der Sonne überein. Solarschiffe werden hauptsächlich bei gutem Wetter und im Freizeitbereich genutzt. Die Entwicklung der solaren Schifffahrt ist einer der zukunftsträchtigsten Bereiche im Bereich der „Solaren Mobilität“. Solar-Schiff der Kopf AG in Heidelberg, siehe www.kopf-solardesign.com Solarboote vor dem Solarpavillon in Berlin Köpenick, www.solarwaterworld.de 14 4.3 Bahnen und Flieger 4.3.1 Solarbahn Zur Demonstration wurde eine kleine Schmalspur-Ausflugsbahn auf Solarbetrieb umgestellt und als Prototyp erfolgreich bei verschiedenen Veranstaltungen in Hamburg und Berlin gezeigt. Die unten gezeigte Schmalspurbahn fährt bei ausreichender Sonnenstärke rein solar und kann bis zu 16 Personen befördern. Es gibt ein weiteres Projekt als Beispiel solarer Mobilität für Bahnen: Die in Sachsen fahrende Kirnitschtalbahn erzeugt etwa 40 % des benötigten Stromes aus Solarstromanlagen auf den Lokschuppen. Kleine Solarbahn bei einer Vorführung, siehe www.solarbahn.de 4.3.2 Solarflieger Solar betriebene Flieger sind in einer Reihe von Prototypen gebaut, und der Ärmelkanal wurde bereits mit einem Ultraleichtflugzeug aus den USA solarbetrieben überquert. Weitere Projekte wurden in Deutschland von Prof. Rochelt und von der Technischen Universität Stuttgart verwirklicht. Die Firma „Airenergy“ stellt ein leichtes kommerziell erhältliches Segelflugzeug her, das mit einem Elektromotor eigenstartfähig ist. Die Stromversorgung erfolgt aus Lithium Akkus. (siehe im Internet unter www.airenergy.de) Betrand Piccard und die Ecole Polytechnique Federale de Lausanne haben vor, ein solargetriebenes Flugzeug zu entwickeln, mit dem 2007 eine Erdumrundung geflogen werden soll. (siehe im Internet unter www.solar-impulse.com/en/index.php) 15 5. Anhang 5.1 Literatur Angewandte Systemanalyse Nr. 67: „Umweltvorsorgeprüfung bei Forschungsvorhaben - Am Beispiel Photovoltaik“, Band 1: Zusammenfassung und Ergebnisdarstellung, Band 6: Praktische Durchführung Autoren: Winfried Hirtz, Werner Huber, Gerhard Kolb, Forschungszentrum Jülich GmbH, Programmgruppe Systemforschung und Technologische Entwicklung. „Erprobung von Elektrofahrzeugen der neuesten Generation auf der Insel Rügen und Energieversorgung für Elektrofahrzeuge durch Solarenergie und Stromtankstellen“, Abschlußbericht 1996 durch die DAUG, Braunschweig (Deutsche Automobilgesellschaft mbH) Solarmobil Mitteilungen Nr. 32/33, Seite 22: Spiegel-Bericht über Rügen nur Lügen? Solarmobil Mitteilungen Nr. 32/33, Seite 2: Energiewerte bei der Gesamtwertung für die Deutsche Solarmobilmeisterschaft 1996, und Werte ermittelt bei der Solarmobilmeisterschaft 1997 Solarmobil Mitteilungen Nr. 32/33, Seite 32: „Dr. Dieter K.W. Schulze: „Batterieladungen im Elektroauto mit fahrzeugmontiertem Solardeck - Ein Erfahrungsbericht“ Park & Charge Solartankstellen im Netzverbund, Andreas Manthey, Solarmobil Mitteilungen Nr. 34 Solar-Strom-Tankstellen Übersicht, Chr. Dürschner, Solarmobil Mitteilungen Nr. 31, Oktober 1996 Solar + E-Mobil, Info + Katalog 96/97, 40seitiger Katalog mit technischen Angaben, erhältlich beim Bundesverband Solarmobil Solar+ E-Mobil, Ein Baustein zu einer umweltgerechten Mobilität, Tagungsband UTECH 96, A.Manthey u. R. Reichel, G. Reichel Verlag Solarmobil Mitteilungen Nr. 50, Juli 2002, „Marktübersicht Serienfahrzeuge“ und „Solarmobile und Energiefragen“ 5.2 Autor Roland Reichel, Dipl.Ing.(FH), Ms.Sc.(Eng.) Vorsitzender, Bundesverband Solare Mobilität e.V. Reifenberg 85, 91365 Weilersbach, Germany Phone +49 9194 8985, Fax +49 9194 4262, mobile: 0049 177 56 43 451 E-mail: [email protected], Internet: www.solarmobil.org Dipl.Ing.(FH): Fachhochschule Wolfenbüttel/Braunschweig (1968), Ms.Sc.(Eng.): University of Dar Es Salaam / Tanzania (1978) Thesis: “Windpower and Rural Electrification in Tanzania” • 1969-73: Lecturer, Cairo Institute of Technology, Helwan, Egypt (for GTZ), Laboratory for high voltage and electric power • 1973-79: Lecturer at University of Dar Es Salaam, Tanzania (for GTZ), Laboratory for high voltage and electric power • 1980-1997: Siemens Erlangen and Nürnberg (system engineering photovoltaics, planning in power distribution systems) • since 1997: Publisher (www.reichel-verlag.de) • • • • • since 1992: Chairman: Bundesverband Solare Mobilität e.V. (The German Solar Mobility Federation is an NGO, non-profit and tax-exempted organisation) since 1988 Chief Editor: „Solarmobil Mitteilungen“ (German magazine for solar mobility and sustainable transportation), 1992: Head of Jury, Tour de Sol, Switzerland Webmaster “www.solarmobil.org, www.solarmobil.net” 1999: Observer, Tour de Sol, USA and participant World Solar Challenge, Australia 16